Wat zijn kwaliteitseisen voor een True Ortho of 3D-mesh?

Realistische weergaven van een gebied worden gemaakt op basis van luchtfoto’s die met SURE for ArcGIS verwerkt zijn tot indrukwekkende 2D- en 3D-eindproducten. Dit kan op basis van (eigen) data die ingewonnen is door een vliegbedrijf. Wanneer het bladerdek over een aantal weken valt start de voorbereiding op de inwinning van luchtfoto’s om afgeleide dataproducten van te maken. Om deze data optimaal in te laten winnen is het aan te raden om op de hoogte te zijn van de kwaliteitseisen voor de beoogde eindproducten. In deze blog leest u meer over de belangrijkste parameters bij de inwinning en de kwaliteitseisen voor de afgeleide dataproducten True Ortho en 3D-mesh. Dit is geen volledig bestek, maar een aanwijzing voor mogelijke aanpassingen in (bestaande) bestekken.

Parameters inwinning luchtfoto voor True Orthofoto

Parameters inwinning True Orthofoto

Een True Orthofoto is een nauwkeurig luchtfoto-eindproduct waarbij een gebied recht van boven bekeken wordt. True Orthofoto’s worden vervaardigd door nadirbeelden (stereofoto’s) voor elke pixel geometrisch te corrigeren, zodat de schaal op terreinniveau uniform is. SURE for ArcGIS is dé technologie voor fotorealistische oppervlaktereconstructie van de werkelijkheid. Hieronder leest u de drie belangrijkste parameters voor de inwinning van luchtfoto’s die u mee kan nemen in uw bestek voor True Ortho-projecten.

1. Geen verschuivingen

Als eerste de parameter aerialtriangulatie- en blokvereffeningskwaliteit (kortweg AT). De positionering van de opgenomen stereofoto’s onderling moet parallaxvrij zijn. De standinformatie van elk beeld moet dus zo goed zijn dat in geen van de te maken stereoparen een verschuiving te zien is van het beeld. Als er wel verschuivingen in de stereoparen aanwezig is, dan passen opeenvolgende paren niet bij elkaar en krijg je geen True Orthofoto. Naast deze relatieve kwaliteit, is positionering in werkelijke coördinaten ook belangrijk voor een bruikbaar resultaat. Deze absolute inpassing in planimetrische richting: <15cm. De hoogte verdient voldoende aandacht te krijgen in de aansluiting op het coördinatenstelsel.

2. Hoge overlap

Als tweede de overlap tussen de images. De minimum overlap tussen de images in de strook is 60% en voor de overlap tussen de stroken 20%. Dit is voldoende om een True Orthofoto te maken. Maar met 60% overlap is in stedelijke gebieden voor ongeveer 84% van de pixels een waarde te bepalen. Er is verder geen controle op de berekende waarden, omdat elke pixel maar in twee stereofoto’s zichtbaar is. Meer overlap heeft dus de voorkeur. Om goede resultaten te behalen, is het nodig dat elke berekende pixel in vijf of meer foto’s te zien is. De verhouding 80/20%, in de strook/tussen de stroken, geeft deze benodigde vijf waarnemingen. Dan kan zo’n 94% van de pixels in stedelijk gebied berekend worden. Dit wordt als minimum gezien voor bruikbare True Orthofoto’s. Voor stedelijke gebieden is het aan te raden om 80/50% als minimum te hanteren. Echter maakt dit de inwinning ook ruim twee keer zo intensief doordat er meer stroken moeten worden gevlogen. Dit biedt voor vrijwel elke pixel de mogelijkheid om een betrouwbare waarde te berekenen. Bij veel hoge gebouwen is het mogelijk nodig om de overlap te verhogen naar 80/80%.

overlap per type gebied voor True Ortho en 3D-mesh

Ground Sample Distance (GSD, 2-15 cm) bepaald uiteindelijk zichtbare details

3. Mate van detail

De derde parameter is de Ground Sample Distance (GSD), de maat van de pixel op het maaiveld. Dit bepaalt de mate van details die waargenomen worden in de True Ortho. Hoe kleiner deze waarde, hoe meer details de True Ortho bevat. Bij een GSD van 7,5 cm zijn alle details te zien die nodig zijn voor de BGT-inwinning. Voor veel toepassingen, zoals mutatiesignalering en karteren, is het wenselijk om een GSD van 5 cm te hebben. Maar ook een GSD van 3 cm of kleiner wordt soms als nuttig gezien. De interpretatie welke GSD nodig is, is voor True Orthofoto’s gelijk aan wat voor de stereofoto’s gebruikt wordt.

Kwaliteitseisen voor een True Orthofoto

  1. Geen verschuivingen, parallax vrij: absolute inpassing 15 cm of beter.
  2. Hoge overlap: 80% in de strook en 30% tussen stroken (of 60% voor stedelijk gebied) is wenselijk.
  3. Mate van detail: 5 cm, afhankelijk van beoogde gebruik groter of kleiner.
Parameters inwinning luchtfoto voor 3D-mesh

Parameters inwinning 3D-mesh

Een 3D-mesh is een fotorealistische weergave van de bebouwde omgeving op schaal in 3D. Rechte randen, geometrische nauwkeurigheid en fotoconsistente textuur zorgen voor een waarheidsgetrouwe weergave van het oppervlaktemodel, vanuit elke hoek bekeken.

inwinning obliek- en nadirfoto’s voor True Ortho’s en 3D-meshes

Gelijktijdige inwinning obliek- en nadir-foto’s

De criteria voor inwinning van luchtfoto’s om een 3D-mesh te produceren zijn grotendeels vergelijkbaar met de criteria voor een True Orthofoto. Een groot verschil is dat het voor de 3D-mesh vereist is dat er een obliek-camera gebruikt wordt om obliek-foto’s te verkrijgen. Dit komt neer op vijf keer zoveel opnamen als voor de inwinning voor een True Orthoproject. Bij elke nadir-opname wordt in de vier windstreken ook een obliek-foto opgenomen. De obliek-foto’s worden meestal onder een hoek van 45 graden genomen. Omdat deze obliek-foto’s onder een hoek genomen worden, is de overlap en de mate van detail anders te bepalen dan bij de nadir-stereofoto’s. Hiervan zijn verschillende implementaties door camerafabrikanten. Variërend van dezelfde overlap bij obliek als nadir, tot een groot verschil hierbij. Het minimum is dat deze obliek-foto’s 20% overlap hebben in opvolgende richting en tussen de stroken. Het is wenselijk dat dit gelijk is aan de overlap bij de nadir-stereofoto’s. De AT-verwerking moet op alle foto’s (nadir en obliek) worden toegepast met beschreven vereisten als bij de True Ortho.

Kwaliteitseisen voor een 3D-mesh

  1. Geen verschuivingen, parallax vrij: absolute inpassing 15 cm of beter.
  2. Gelijktijdige inwinning van obliek- en nadir-foto’s om te verwerken tot een 3D-mesh.
  3. Overlap in nadir gelijk aan True Orthofoto.
  4. Luchtfoto’s genomen onder een hoek: obliek-foto’s vereist.
  5. Overlap in obliek optimaal met dezelfde overlap als Nadir, of bij een andere camera setup minimaal 20%.
  6. Mate van detail: 5 cm, afhankelijk van beoogde gebruik groter of kleiner

LiDAR-inwinning

Met LiDAR wordt de afstand tot objecten bepaald en LiDAR is optioneel toe te voegen aan de inwinning voor een 3D-mesh of True Ortho. Dit moet wel tegelijkertijd ingewonnen worden. Indien dit correct gebeurt, dan kan de hoogtekwaliteit in het Digital Service Model (DSM) bij de True Ortho en point cloud voor de 3D-mesh verbeteren. Dit komt omdat de LiDAR-techniek sterker is in de hoogte. Filtering en positionering zijn ook hier belangrijke stappen om succesvol toegepast te worden in de SURE for ArcGIS-technologie. De meerwaarde van LiDAR is groter bij een gedetailleerde 3D-Mesh dan bij een True Ortho-project. Maar als bij een True Ortho-project de hoogte erg belangrijk is voor het DSM die er ook uit komt, dan is LiDAR belangrijk om mee te nemen en tegelijkertijd in te winnen. Zowel voor een True Ortho als een 3D-mesh is het belangrijker om een goede AT te hebben, dan LiDAR toe te voegen en is de waarde voor LiDAR bij een grotere GSD weer nuttiger. Dus als de pixels op de grond groter worden, van 5cm naar 10cm GSD, dan worden de pixels groter en is de meerwaarde van het toevoegen van LiDAR groter.

Wilt u luchtfoto’s met hoge precisie in laten winnen voor een True Ortho of 3D-mesh en heeft u vragen over de kwaliteitseisen? Of heeft u vragen over het (laten) omzetten van ingewonnen luchtfoto’s naar waardevolle data? Boek dan een demo met een van de ArcGIS-specialisten of stuur een e-mail naar contact@esri.nl.

Auteur: Bertjan Zwerver
Over de auteur: Bertjan is technisch consultant en heeft al meer dan 10 jaar ervaring met puntenwolken, beeldmateriaal en meshes.

Bertjan is technisch consultant en heeft al meer dan 10 jaar ervaring met puntenwolken, beeldmateriaal en meshes.

Met dank aan Kavel 10 voor het beschikbaar stellen van het indrukwekkende beeldmateriaal van het vliegtuig!

Volgend Artikel

Als Young Scholar naar de Esri User Conference 2022

Lees dit artikel